《计算机辅助加工-ＵＧＮＸ 数控铣削自动编程实例解析》-3

3.1项目任务使用UG平面铣削加工方法，完成如图3-1

所示任务零件的加工程序的编制。毛坯为100mm×100mm×23mm的长方块，材料为45钢。返回3.2相关知识下面详细介绍平面铣削加工相关参数。如图3-2

所示，在“插入”工具栏中单击图标，系统将弹出“创建操作”对话框，在“类型”选项中，选择“mill_planar”，系统将在“创建操作”对话框内列出平面加工的相关类型，如图3-3

所示。如图3-3所示，前面三种子类型已经在项目2中做过介绍。在后面的操作子类型中，平面铣是通用的操作，其他子类型大都是平面铣中的某一种方式，主要是针对某些特定加工情况而单独列出的。下面简单介绍各种子类型的含义（表3-1）。单击“创建操作”选中“”，即平面铣（PLANAR_MILL），进入平面铣加工方法之后，参数对话框如图3-4

所示。下一页返回3.2相关知识平面铣对话框中需要设置的主要是“几何体”和“刀轨设置”两个菜单。1）“几何体”菜单“几何体”菜单中各项含义见表3-2。2）“边界几何体”对话框单击按钮，进入“边界几何体”对话框，如图3-5

所示。单击“指定毛坯边界”“指定检查边界”和“指定修剪边界”进入的都是“边界几何体”对话框。“边界几何体”对话框中各项含义见表3-3。对话框中“面选择”选项中各项具体含义见表3-4。3）“创建边界”对话框将“边界几何体”对话框中的“模式”设置为“曲线/边”或“点”时，就会显示“创建边界”对话框，如图3-6

所示。“创建边界”对话框中各项含义见表3-5。上一页下一页返回3.2相关知识4）“编辑边界”对话框当选定部件边界之后重新单击按钮，就进入到“编辑边界”对话框，如图3-7所示。对于其他边界也是一样。“编辑边界”对话框中各项含义见表3-6。5）边界起点图3-8所示为创建边界的起点，而边界的起点就是加工刀路的切入点，在“编辑边界”对话框中单击“编辑”按钮，进入如图3-9所示的“修改边界起点”对话框即可修改边界起点，通过改变百分比或是距离就可以调整起点的位置。6）切削层在“刀轨设置”参数中，单击“切削层”即图标，进入平面铣“切削深度参数”对话框，如图3-10所示。“切削深度参数”对话框中各项含义见表3-7。上一页返回3.3任务实施3.3.1加工工艺分析3.3.1.1零件及加工方法分析此任务为典型的二维平面零件的铣削加工，用项目2的面铣削也可以完成此零件的加工。在此要介绍另一种二维平面零件典型的铣削加工方法——平面铣。在加工之前，需要分析部件零件的凹圆弧半径大小，以确定加工所需刀具的直径。打开本书配套光盘中renwu\ch03.prt的任务零件文件，进入UG的加工模块，根据项目2的方法初始化CAM设置。执行“分析”→“NC助理”，弹出“NC助理”对话框，将“分析类型”改为“拐角半径”，然后框选整个被加工部件，单击“NC助理”对话框中的应用，则出现“信息”对话框。通过部件拐角颜色和“信息”对话框中的信息，得出零件外轮廓的圆角半径为“15”，内腔的圆角半径分别为“15”和“25”，如图3-11

所示。确定加工该零件所选最小刀具的直径为30mm。下一页返回3.3任务实施3.3.1.2确定加工工艺方案任务加工工艺见表3-8。3.3.2平面铣削加工方法创建外轮廓粗加工步骤如下。1）创建加工坐标系及安全平面进入“建模”模块中，在与部件零件不同图层的2层中建立100mm×100mm×23mm的长方块毛坯，并绘制长方块的顶面对角线，如图3-12

所示。单击“开始”菜单，进入“加工”模块。将“操作导航器”切换至“几何视图”，双击“坐标系”即，弹出“MillOrient”对话框，如图3-13

所示。单击“CSYS会话”，进入“CSYS”对话框，如图3-14

所示。此时鼠标捕捉图3-12

中的对角线中点，单击“确定”，则设置好加工坐标系。上一页下一页返回3.3任务实施在“MillOrient”对话框“间隙”下的“安全设置选项”中选择“平面”，单击“指定安全平面”即，随即弹出“平面构造器”对话框，如图3-15

所示。选择零件最顶部的平面，然后在“偏置”处输入“3”，单击“确定”，则设置好安全平面。最后单击“MillOrient”对话框的“确定”按钮。2）创建几何体双击“WORKPIECE”即，弹出“铣削几何体”对话框，如图3-16

所示。单击“指定部件”，然后选定被加工的部件零件，单击“确定”；单击“指定毛坯”，选择1）中所建立的100mm×100mm×23mm的长方块，单击“确定”。上一页下一页返回3.3任务实施3）创建刀具单击“创建刀具”即图标，弹出“创建刀具”对话框，如图3-17

所示。设置“类型”为“mill_planar”、“刀具子类型”为“MILL”即、“名称”为“D16”。单击“确定”，进入“铣刀参数”对话框，在“直径”处输入“16”，单击“确定”即可，如图3-18

所示。以同样的方法创建立铣刀D12。4）创建操作单击“创建操作”即图标，在弹出的“创建操作”对话框中，“类型”设为“mill_planar”，“操作子类型”设为“PLANAR_MILL”即，“刀具”选择“D16”，“几何体”选择“WORKPIECE”，“方法”选择“MILL_ROUGH”，“名称”改为“1”，如图3-19

所示。单击“确定”按钮，进入“平面铣”对话框，如图3-20

所示。上一页下一页返回3.3任务实施3.3.3平面铣削加工参数设置3.3.3.1“几何体”设定1）指定部件边界将工作层设置为加工部件所在的层，并设置毛坯所在图层为不可见。进入“平面铣”对话框，如图3-20所示。在“几何体”中单击图标，进入“边界几何体”对话框，在“模式”处选择“面”，勾选“忽略孔”前的方框，“忽略岛”前的勾可勾也可不勾（勾与不勾效果相同），如图3-21

所示。选择如图3-22

所示零件的上顶面（面1）和台阶面（面2），单击“确定”，则完成部件边界的设定。这之后图标被激活，单击图标即可显示刚刚选中的边界。上一页下一页返回3.3任务实施2）指定毛坯边界将毛坯零件所在的图层设置为可见。在“几何体”中单击图标，进入“边界几何体”对话框，在“模式”处选择“面”，去除“忽略孔”前的勾，“忽略岛”前的勾可勾也可不勾（勾与不勾效果相同），如图3-23

所示。选择如图3-24

所示零件的上顶面（面3），单击“确定”，则完成毛坯边界的设定，并设置毛坯所在图层为不可见。这之后图标被激活，单击图标即可显示刚刚选中的边界。3）指定底面在“几何体”中单击图标，进入“平面构造器”对话框，在“过滤器”处选择“任意”或者“面”，在“偏置”处输入“0”，如图3-25

所示。选择如图3-26

所示零件的台阶面（面2），单击“确定”，则完成底面的设定。这之后图标被激活，单击图标即可显示刚刚选中的底面。上一页下一页返回3.3任务实施3.3.3.2“刀轨设置”参数设定1）一般参数设定在“方法”中选择“MILL_ROUGH”，“切削模式”选择“跟随部件”，“步距”选择“%刀具平直”即刀具直径的百分比，在“平面直径百分比”处输入“75”，如图3-27

所示。2）“切削层”设定单击“切削层”即图标，在弹出的“切削深度参数”对话框中，“类型”选择“用户定义”，在“最大值”处输入“8”（一次最大切深≤刀具的半径），在“最终”处输入“0.5”（为了底面精修），其他参数使用默认值即可，如图3-28

所示。上一页下一页返回3.3任务实施3）“切削参数”设定在“刀轨设置”下，单击“切削参数”即图标，弹出“切削参数”对话框，在“策略”选项卡中，“切削方向”设为“顺铣”，“切削顺序”设为“层优先”或“深度优先”都可以（对于外轮廓加工两者效果相同）。在“余量”选项卡中输入“部件余量”为“0.5”，其他余量为“0”。在“连接”选项卡中，“区域排序”设为“标准”，“开放刀路”设为“变换切削方向”，其他参数使用默认值，如图3-29

所示。4）“非切削移动”参数设定在“刀轨设置”下，单击“非切削移动”即图标，弹出“非切削移动”对话框。在“进刀”选项卡中，只需要设置“开放区域”，因为加工外轮廓本身就是开放的区域；“进刀类型”设为“圆弧”。在“开始/钻点”选项卡中，“重叠距离”设为“3”，如图3-30

所示。上一页下一页返回3.3任务实施5）“进给和速度”参数设定单击“进给和速度”即图标，弹出“进给和速度”对话框。按照表3-8

所示，设置主轴转速和进给参数，单击“确定”按钮。单击“生成”即图标，生成刀路轨迹，然后单击“确定”完成此操作，生成的刀路轨迹如图3-31

所示。3.3.4后续加工操作3.3.4.1外轮廓精加工接下来需要完成外轮廓精加工即工步2的内容。在“加工操作导航器”中，选择操作程序“1”，单击鼠标右键，依次选择“复制”和“粘贴”，如图3-32所示，并将操作程序名称改为“2”。上一页下一页返回3.3任务实施双击之前复制、粘贴的操作程序2或右键单击程序2，选择“编辑”，进入参数编辑状态。“刀轨设置”参数下的“方法”改为“MILL_FINISH”，“切削模式”改为“轮廓”，如图3-33（a）所示。“切削层”中“最终”改为“0”，如图3-33（b）所示。在“切削参数”的“余量”选项卡中输入“部件余量”为“0”，“进给和速度”按照表3-8

中工步2所示，修改主轴转速和进给参数。单击“生成”即图标，生成刀路轨迹，然后单击“确定”完成此操作，生成的刀路轨迹如图3-34

所示。3.3.4.2型腔粗加工单击“创建操作”即图标，在弹出的“创建操作”对话框中，“类型”设为“mill_planar”，“操作子类型”设为“PLANAR_MILL”即，“刀具”选择“D12”，“几何体”选择“WORKPIECE”，“方法”选择“MILL_ROUGH”，“名称”改为“3”，单击“确定”按钮，进入“平面铣”对话框。上一页下一页返回3.3任务实施1）指定部件边界单击“指定部件边界”按钮，选择如图3-35

所示的上顶面（面1）和型腔下底面（面4），单击“确定”按钮，进入“平面铣”对话框。再次单击按钮，进入“编辑边界”对话框。单击按钮（即下一个），选中外轮廓边界，单击“移除”，如图3-36

所示。至此，型腔加工的部件边界才算选择完成。单击图标即可显示型腔加工的部件边界，如图3-37

所示。2）指定毛坯边界“毛坯边界”的选定方法和外轮廓粗加工（工步1）中的选择方法完全相同。也可只选择上顶面的外轮廓作为型腔加工的毛坯边界，即打开“忽略孔”，然后选择上顶面。3）指定底面“指定底面”则选择型腔的内底面，即图3-35

中的面4。上一页下一页返回3.3任务实施4）参数设置（1）一般参数设定。“刀轨设置”参数中，“方法”选择“MILL_ROUGH”，“切削模式”选择“跟随部件”，“步距”选择“%刀具平直”即刀具直径的百分比，在“平面直径百分比”处输入“75”。（2）“切削层”设定。单击“切削层”即图标，在弹出的“切削深度参数”对话框中，“类型”选择“用户定义”，在“最大值”处输入“6”（一次最大切深≤刀具的半径），在“最终”处输入“0.5”（为了底面精修），其他参数使用默认值即可。上一页下一页返回3.3任务实施（3）“切削参数”设定。在“刀轨设置”下，单击“切削参数”即图标，弹出“切削参数”对话框，在“策略”选项卡中，“切削方向”设为“顺铣”，“切削顺序”设为“层优先”或“深度优先”都可以（对于外轮廓加工两者效果相同）。在“余量”选项卡中输入“部件余量”为“0.5”，其他余量为“0”，其他参数使用默认值即可。（4）“非切削移动”参数设定。在“刀轨设置”下，单击“非切削移动”即图标，弹出“非切削移动”对话框，在“进刀”选项卡中，只需要设置“封闭区域”，因为加工型腔本身就是封闭的区域；“进刀类型”设为“螺旋线”；“倾斜角度”设为“8”（倾斜角度太大不利于立铣刀螺旋下刀）。在“开始/钻点”选项卡中，“重叠距离”设为“3”。其他参数使用默认值即可。上一页下一页返回3.3任务实施（5）“进给和速度”参数设定。单击“进给和速度”即图标，弹出“进给和速度”对话框。按照表3-8

所示，设置主轴转速和进给参数，单击“确定”按钮。单击“生成”即图标，生成刀路轨迹，然后单击“确定”完成此操作，生成的刀路轨迹如图3-38

所示。3.3.4.3型腔精加工接下来需要完成型腔精加工即工步4的内容。在“加工操作导航器”中，选择操作程序“3”，单击鼠标右键，依次选择“复制”和“粘贴”，并将操作程序名称改为“4”。双击之前复制、粘贴的操作程序4或右键单击程序4，选择“编辑”，进入参数编辑状态。将“刀轨设置”参数下的“方法”改为“MILL_FINISH”，“切削模式”改为“轮廓”，“切削层”中“最终”改为“0”。在“切削参数”的“余量”选项卡中输入“部件余量”为“0”。上一页下一页返回3.3任务实施在“非切削参数”的“进刀”选项卡中，“封闭区域”的“进刀类型”改为“与开放区域相同”，而“开放区域”的“进刀类型”改为“圆弧”，如图3-39

所示。对于“进给和速度”，按照表3-8

中工步4所示修改主轴转速和进给参数。单击“生成”即图标，生成刀路轨迹，然后单击“确定”完成此操作，生成的刀路轨迹如图3-40

所示。3.3.5模拟仿真加工及后置处理3.3.5.1模拟仿真加工同时选中所做的4个操作，单击鼠标右键，执行“刀轨”→“确认”，如图3-41

所示，进入实体模拟仿真加工。在弹出的“刀轨可视化”对话框中，选择“2D动态”，单击“选项”，进入“IPW碰撞检查”对话框，勾选“碰撞时暂停”，然后单击“确定”。上一页下一页返回3.3任务实施单击“播放”，如图3-42

所示，仿真加工开始。得到如图3-43

所示的仿真加工效果后，单击“刀轨可视化”对话框中的“比较”按钮，则可以清楚地看出结果零件跟部件之间的差别。3.3.5.2后置处理后置处理和项目2的后置处理方法相同。上一页返回3.4项目总结3.4.1加工方法总结平面铣削加工是二维零件铣削加工的主要方法，表3-1中所列举的其他加工方法都是平面铣的一种，也可以说平面铣方法是二维零件铣削加工的通用方法。通过本项目的学习，要理解这种加工方法，从而掌握它的适用场合，简单概括来说，侧面和底面（或顶面）垂直的零件都可以用平面铣的方法加工。平面铣中的部件边界、毛坯边界和底平面选择正确与否直接影响到此操作的成功与否，所以三者选择正确显得尤为重要。对于部件边界来说，首先要确定出此操作完成后所形成的侧面，部件边界就是形成的侧面上、下表面的轮廓；毛坯边界就是本操作之前零件顶部的表面轮廓，所以本项目在进行型腔粗加工时既可以选择最初始的毛坯边界，也可以选择顶部的外轮廓，它们都包含了将要加工的型腔范围；底平面就是本操作中加工深度最深的面。下一页返回3.4项目总结3.4.2加工工艺总结二维零件的加工工艺和数控手工编程技术中所学习的工艺方法相同。对于本项目的案例，如果外轮廓和型腔加工用的刀具相同，也可将外轮廓和型腔的粗加工作为一个操作，将外轮廓和型腔的精加工作为另一个操作，这样工艺更为优化。上一页返回3.5思考与练习（1）选用合适的刀具，将本项目的案例做成粗加工、精加工两个操作。（2）完成本书配套光盘中lianxi\3.prt的练习零件的加工，如图3-44

所示。毛坯为100mm×80mm×20mm的长方块，材料为45钢。返回图3-1任务零件3返回图3-2插入工具栏返回图3-3“创建操作”对话框返回表3-1平面铣各子类型含义返回图3-4平面铣加工方法参数对话框返回表3-2“几何体”菜单中各项含义返回图3-5“边界几何体”对话框返回表3-3“边界几何体”对话框中各项含义返回表3-4“面选择”选项中各项含义下一页返回表3-4“面选择”选项中各项含义上一页下一页返回表3-4“面选择”选项中各项含义上一页返回图3-6“创建边界”对话框返回（a）曲线/边模式；（b）点模式表3-5“创建边界”对话框中各项含义下一页返回表3-5“创建边界”对话框中各项含义上一页下一页返回表3-5“创建边界”对话框中各项含义上一页返回图3-7“编辑边界”对话框返